根据人类社会发展的需要,爆破工程利用爆炸药的能量来改变或破坏某一物体的原始结构,从而达到不同工程的目的。今天,让我们来谈谈中国最大的爆炸项目。它规模巨大,总装药量5500吨。爆炸量相当于日本广岛核爆炸的四分之一,能量释放量相当于一次5.0级左右的地震。够震撼吧!那么它发生在哪里,这个项目的目的是什么呢?让我们一起来了解一下。
2007年12月20日上午11时30分,神华宁煤集团大峰煤旷羊齿采区一座相对高度230米的山峰被砍平约40米。不到一秒钟,滚滚的烟雾袅袅升起,5500吨炸药不费吹灰之力就粉碎了600多万立方米的山。
本次爆破在羊齿采区海拔2100米以上的洞室内爆破。爆破后,山体最大标高下降约40米,总体积达到632.9万立方米,总装药量5500吨炸药(铵炸药)。5500吨炸药,如果装30吨卡车,可以装180多辆。爆炸量相当于日本广岛核爆炸的四分之一,能量释放量相当于一次5.大约0级地震在世界上很少见。
爆破难度史无前例
大峰煤矿区地形陡峭复杂,地下煤层自燃近百年,内部石材温度高达数百摄氏度,产生大量超过100倍的一氧化碳和二氧化碳;是火灾区域和气体严重影响的高危矿山。而且山很脆,大面积塌陷不断发生。工人如何入山装炸药成了大问题。只要炸药的计算和安装稍有偏差,矿区就会成为火山灾区,后果不堪设想。因此,其施工难度和危险性超乎想象。
大峰矿是冰火两重天。煤层埋在海拔2254米的山峰下。煤层上的垂直高度近300米,周围有许多悬崖。山下有大量的开采区和坍塌区,以及多个裂缝和破碎带。由于煤层已自燃100多年,一些室内岩体的最高温度为230摄氏度,这是一个真正的火洞;另一部分室滴入冰中,温度低于-10摄氏度是真正的冰洞。在如此复杂的,在如此复杂的施工环境中进行洞室爆破还没有先例。
除了恶劣的内部条件外,峰煤矿的外部环境也非常复杂。不仅山陡峭、陡峭、易碎,而且在600多万立方米方米的岩石爆破时,有许多因素不能伤害——山是煤车运输道路;300米是煤矿区;500米范围内有高压线。所以如何安全爆破是另一个棘手的问题。
此外,目前国际上关于安全工程一次性爆破最大爆破剂量的规定是3000吨,但大峰煤矿一次性装药近6000吨。爆破过程中,温度高达数万摄氏度,产生数万大气压。如果把石墨放进洞里,爆破后,它们都会堆积成像钻一样坚硬的石头,甚至可能会制造金刚石。
世界上最大的爆破工程
在悬崖峭壁上修建的栈道装炸药挖掘的隧道长近9公里。这次待爆的山很陡,人根本上不了山去凿洞,怎么办?建设单位投资400多万元,在几百米高的悬崖上修建了一条9.盘山路长8公里,确保工程车辆能将人、设备、炸药运到洞口。就在山路上方10米左右的悬崖上,有一个洞,是专门用来装炸药的隧道,全长8900米,只能用脚手架修梯子。
据介绍,硐室内采用以条形药包为主,集中药包为辅的布药方式,硐室开挖总长度为8900米,内部错综复杂,分4层7排布药,一次装药量近5500吨,共25响,每响间隔25毫秒。600万立方米的山在一秒钟内一次性安全爆破,不会像烟花那样飞溅;山就像‘刀面’,一层一层地切掉,共25块,倒进山脚下挖的坑里。
室内爆破装药三维示意图。黄线为一、三层;玫瑰红线为二层;绿线为四层。土黄色是山体现场开发的钝感炸药。大家都知道,严禁高温保存炸药。所以在炎热的洞穴里安装炸药不等于死亡吗?为此,广州宏大爆破公司的几位专家专门开发了钝感炸药。这种钝感炸药耐高温,不能用普通雷管引爆。然而,如果太慢,就会出现无法引爆的问题,所以专家们经过数百次科研实验才成功。
而更为惊人的是,因为大峰煤矿周边环境恶劣,山路崎岖不平,如果要沿途运输近6000吨炸药,谁也不敢担保没有意外发生。因此,经国防部特别批准,建设单位从广州拉了5辆混合炸药车,在羊齿采区山下推出了半个大足球场,建立了小型炸药厂,将炸药原料从山上拉下来,倒入炸药混合车,通过最新技术,混合炸药车每分钟可生产258公斤炸药。现场准备了几千吨炸药,花了几天时间。
地质部科研机会难得
一次装药量近5500吨,是20世纪80年代以来中国最大的室内爆破项目。爆炸量相当于2006年10月9日朝鲜核试验的6倍,爆炸释放的能量相当于5倍.0级左右地震。这为地质部门提供了难得的科研机会。为此,中国地震局工程力学研究所选择了大丰矿附近的湖泊遗址作为观测点。中国地震局物理探测中心从大丰矿爆点到安徽岳西县布置了100多个监测点。中国地震局地球物理研究所在山西临汾盆地设置测线。北京大学地球物理研究所位于银川盆地北部,内蒙古自治区阿拉善左旗至陕西定边约300公里。中国地质大学(北京)在银川北部设有100公里的测线,宁夏地震局每隔10公里就设置一台监测仪器,从大峰矿炮点到固原七营。过去,国家地震模拟试验最多为2-3公里,试验长度超过200公里。
通过对地质部门的监测数据分析,可以研究宁夏及相邻省份的速度结构,特别是银川盆地构,研究宁夏及相邻地区的地震波,以便将来更准确地确定自然地震的发生地。本系列研究结果可有效应用于宁夏未来建筑设计、爆破损伤评估和补偿仲裁,有利于地下煤矿采煤设计和地表场地规划设计应用,提高宁夏地震预测能力。同时,填补了我国人防工程抗爆抗震观测数据的空白,为国家立法制定有毒气体和粉尘的定义标准提供了宝贵的案例数据。
创造四个世界第一
爆破将在科研价值方面创造四个世界第一。目前,大丰矿区地下采空区和人防工程较多。这么大的爆破对山下人防工程有多大的破坏作用?通过爆破观测,可以获得多项科研数据,填补我国人防工程抗爆抗震空白,可谓世界第一。
由于大丰矿区煤层自燃多年,山体内部温度高达168度左右,爆破应在130米深处填充炸药,在国外爆破行业称为禁区。建设部利用多年的爆破经验,通过多次研究,克服重重困难,安全填埋5500吨炸药,是世界第一。
瞬时爆炸后,周围6公里内会出现滚滚烟尘,一氧化碳、二氧化碳、氮化物等有害气体浓度最高。这些气体和灰尘将飘逸到周围500公里。研究人员将观察和评估浮尘的范围和对环境的影响,这是世界上第一个。
由于瞬时爆炸,周围300米内会产生3.大约5级的地震。在这方面,相关部门充分利用这一机会,在爆炸区周围建立了数百个观测网络,收集爆炸对高坡和房屋建筑的振动影响数据,提高我国地震防护工作的准确性。
爆炸时间不到一秒
此次爆破工程在百米山体上分四层开挖近百个硐室,挖掘隧道总长度近9公里。爆破设计采用条形加集中药包装药,多硐室、分层立体布置药室,每次单响药量不大于120吨。
由于设计采用了多毫秒微差爆破和条形药包布局,可以最大限度地减少爆破对周围地表建筑的破坏和影响。地震波的设计在这个室内爆破≤2.0cm/s(规定允许砖混结构建筑地震波为≤3.0cm/s),一公里外砖混结构建筑的绝对安全可以在爆破时得到保证。
在数百个洞室中,每个洞室的炸药通过电爆线连接起来。按钮操作后,5500吨炸药将在750毫秒内从两侧向中间引起25次爆破,即不到1秒。当山体整体减少近40米时,40多万立方米的山体定点爆破到下一条沟内。